- •Vilniaus gedimino technikos universitetas
- •Mikroprocesoriniai
- •Valdymo įtaisai
- •I dalis mokomoji knyga
- •Vilnius 2008
- •Turinys
- •Žymenys
- •Pratarmė
- •1. Įvadas. Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai
- •2. Mikroprocesoriai. Pagrindinės techninės charakteristikos
- •3. Mikroprocesorinės sistemos organizacija
- •Ir architektūra
- •1 Pav. Mps apibendrinta funkcinė grandinė: cp- centrinis procesorius;
- •2 Pav. Skaitmeninių duomenų pateikimo būdai
- •4. Mps pagrindiniai atminties architektūrų tipai
- •3 Pav. Tipinės atminčių architektūros
- •5. Mps atminties organizavimas
- •4 Pav. Baitinė tiesinės organizacijos atmintis
- •6. Programa, komanda, komandos ciklas
- •5 Pav. Komandos ciklas
- •7. Mp sistemos magistralė (sm). Sm tipai
- •6 Pav. Trijų magistralių mps
- •7 Pav. Dvieju magistralių mps
- •8 Pav. Mps su vietiniais adresų registrais: arg – adreso registras.
- •9 Pav. Mps su bendruoju adresų registru
- •10 Pav. Laikinės funkcionavimo diagramos dviejų magistralių sistemoje
- •8. Sistemos magistralės darbo ciklai
- •9. Sistemos magistralės skaitymo darbo ciklas
- •11 Pav. Trijų magistralių mps skaitymo laikinės
- •12 Pav. Dviejų magistralių mps skaitymo laikinės funkcionavimo diagramos
- •10. Sistemos magistralės rašymo darbo ciklas
- •13 Pav. Trijų magistralių mps rašymo laikinės
- •14 Pav. Dviejų magistralių mps rašymo laikinės
- •11. Sistemos magistralės pertraukties darbo ciklas
- •12. Sistemos magistralės darbo režimai
- •15 Pav. Sm klasikinio asinchroninio darbo režimo laikinės
- •16 Pav. Mažos mps sm asinchroninio darbo režimo laikinės
- •13. Mps tipinės struktūros
- •17 Pav. Apibendrinta magistralinės struktūros funkcinė grandinė: cpm – centrinio procesoriaus modulis; aįm – atminties įrenginio modulis;
- •18 Pav. Magistralinės kaskadinės struktūros funkcinė grandinė: smv – sistemos magistralės valdiklis; vsm – vidinė sistemos magistralė; p0, p1... Pn – portai.
- •19 Pav. Magistralinės radialinės struktūros funkcinė grandinė
- •14. Duomenų įvesties ir išvesties organizavimas
- •14.1. Programiniai duomenų mainai
- •20 Pav. Programiniai besąlyginiai duomenų mainai
- •21 Pav. Įvesties ir išvesties portų funkcinė grandinė
- •22 Pav. Pseudo dvikrypčio porto funkcinė grandinė
- •23 Pav. Įvesties, išvesties ir kvitavimo laikinės diagramos
- •24 Pav. Sąlyginių ciklinių duomenų mainų algoritmas
- •25 Pav. Sąlyginių ciklinių laikinių duomenų mainų algoritmas
- •26 Pav. Sąlyginių neciklinių duomenų mainų algoritmas
- •14.2. Pertrauktiniai duomenų mainai
- •27 Pav. Pertrauktiniai duomenų mainai
- •14.2.1. Radialinė pertraukčių sistema
- •28 Pav. Dinaminė pertraukties signalų priėmimo grandinė
- •29 Pav. Statinė pertraukties signalų priėmimo grandinė
- •30 Pav. Kombinuota pertraukties signalų priėmimo grandinė
- •14.2.2. Išplėstinė radialinė pertraukčių sistema
- •14.2.3. Vektorinė pertraukčių sistema
- •31 Pav. Pertrauktčių valdiklio sujungimo su sm funkcinė grandinė: cp – centrinis procesorius; pv – pertraukčių valdiklis
- •14.3. Tiesioginiai duomenų mainai
- •32 Pav. Tiesioginių duomenų mainų valdiklio sujungimo su sm funkcinė grandinė: cp – centrinis procesorius; tdmv – tiesioginių duomenų mainų valdiklis; pį0 ... PĮn – periferiniai įrenginiai.
- •15. I8085 mikroprocesoriaus mps struktūra
- •33 Pav. I8085 mikroprocesoriaus mps funkcinė grandinė: cp – i8085 centrinis procesorius; arg – adreso registras.
- •16. I8085 mikroprocesoriaus registrų segmentas
- •34 Pav. I8085 mp registrų segmentas
- •17. Bendroji i8085 mp komandų sistemos charakteristika
- •35 Pav. Komandos struktūra
- •36 Pav. Tiesioginio adresavimo komandų formatai: port – porto adresas (1 baitas); adrl – adreso jaunesnysis baitas; adrh – adreso vyresnysis baitas.
- •37 Pav. Tiesioginio registrų adresavimo komandos formatas.
- •38 Pav. Betarpiško adresavimo komandos formatas: db – duomenų baitas; dbh – duomenų vyresnysis baitas; dbl – duomenų jaunesnysis baitas;
- •Aritmetinės ir loginės komandos.
- •Paprogramių komandos.
- •Įvesties ir išvesties bei specialiosios komandos.
- •18. Duomenų perkėlimo (perdavimo) ir dėklo (steko) atminties komandos
- •1 Lentelė. Duomenų perdavimo ir dėklo (steko) atminties komandos
- •19. Aritmetinės ir loginės komandos
- •2 Lentelė. Aritmetinės ir loginės komandos
- •39 Pav. Rlc, ral postūmio į kairę komandų veikimas
- •40 Pav. Rrc, rar postūmio į dešinę komandų veikimas
- •20. Valdymo nukreipimo (perdavimo) komandos
- •3 Lentelė. Valdymo perdavimo (nukreipimo) komandos
- •4 Lentelė.Valdymo perdavimo komandos, kai kontroliuojamas
- •5 Lentelė. Valdymo perdavimo komandų sekos, priklausančios
- •21. Paprogramių komandos
- •6 Lentelė. Kreipimosi į paprogrames ir grįžimo komandos
- •22. Įvesties ir išvesties bei specialiosios komandos
- •7 Lentelė. Įvesties ir išvesties bei specialiosios komandos
- •8 Lentelė. Pertraukčių prioritetinė eilė ir pradiniai (starto) adresai
- •9 Lentelė. Skaitymo rim komanda rezultatas
- •10 Lentelė. Valdymas sim rašymo komanda
- •41 Pav. Rst n komandos formatas:
- •11 Lentelė. Rst n komandos perėjimų (starto) adresai ir
- •23. I8085 mp vidinė struktūra, valdymo signalai
- •42 Pav. Mikroprocesoriaus i8085 sutartinis grafinis ženklas
- •44 Pav. Taktavimo grandinės, naudojant vidinį taktinio dažnio generatorių: a) su zq kvarciniu rezonatoriumi; b) su r – c grandine; c) su l – c grandine.
- •45 Pav. Taktavimo grandinės su išoriniu taktinio dažnio generatoriumi: fT – išorinio taktinio dažnio generatoriaus generuojamų impulsų dažnis.
- •46 Pav. I8085 mp vidinė sinchronizavimo grandinė: ss – sinchronizavimo grandinės stiprintuvas; t – skaitmeninis trigeris; bs1, bs2 – buferiniai stiprintuvai;
- •47 Pav. Išorinė tipinė pradinio nustatymo grandinė
- •24. I8085 mp funkcionavimo laiko ciklai
- •48 Pav. Mikrotaktinis ciklas (taktas)
- •49 Pav. Mikroprocesoriaus funkcionavimo laiko ciklai
- •25. Skaitymo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •50 Pav. Skaitymo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •26. Rašymo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •51 Pav. Rašymo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •27. Pertraukties darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •53 Pav. Laikinės funkcionavimo diagramos, kai pertrauties
- •Vektorius yra rst n komanda
- •28. Tiesioginių duomenų mainų darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •29. Sustojimo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •56 Pav. Sustojimo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos
- •30. I8085 mikroprocesoriaus modulis
- •58 Pav. Sistemos valdiklio funkcinė grandinė
- •12 Lentelė. Sistemos valdiklio būsenos
- •59 Pav. I8282/83 tipo registrų sutartinis grafinis ženklas ir
- •Vidinė funkcinė grandinė
- •60 Pav. I8286/87 buferinių formuotuvų sutartinis grafinis ženklas ir
- •Vidinė funkcinė grandinė
- •31. Mps atminties įrenginys
- •61 Pav. Statinės oa kr537ru8a/ru8b sutartinis grafinis ženklas
- •13 Lentelė. Statinės operatyviosios atminties kr537 ru8a/b būsenos
- •14 Lentelė. Loginės grandinės būsenos
- •62 Pav. Signalų sujungimo loginės grandinės
- •63 Pav. Dinaminės oa kr565 ru5 sutartinis grafinis ženklas
- •15 Lentelė. Dinaminės operatyviosios atminties kr565 ru5b/V/g/d būsenos
- •64 Pav. Pastoviosios atminties dig k573 rf5 sutartinis grafinis ženklas
- •16 Lentelė. Pastoviosios atminties kr573 rf5 būsenos
- •32. Įvesties ir išvesties įrenginys
- •32.1. Programuojamasis lygiagretusis periferinis adapteris (pio), struktūra, valdymo signalai
- •65 Pav. I8255 periferinio adapterio sutartinis grafinis ženklas
- •66 Pav. I8255 periferinio adapterio vidinė funkcinė grandinė
- •67 Pav. A, b portų organizacijos grandinė: a) a porto; b) b porto.
- •17 Lentelė. Pio būsenos
- •32.1.1. Pio darbo režimai ir sujungimų funkcinė grandinė
- •18 Lentelė. Pio ms formatas
- •68 Pav. I8255 0 darbo režimas
- •69 Pav. I8255 1 darbo režimas
- •70 Pav. Duomenų mainų signalų kitimas
- •19 Lentelė. Pio bsr formatas
- •71 Pav. I8255 2 darbo režimas
- •72 Pav. Pio sujungimo su sistemos magistrale
- •32.2.Universalusis sinchroninis, asinchroninis imtuvas ir siųstuvas (usart), struktūra, valdymo signalai
- •73 Pav. I8251 adapterio sutartinis grafinis ženklas
- •74 Pav. I8251 adapterio vidinė funkcinė grandinė
- •20 Lentelė. Usart būsenos
- •32.2.1. Usart valdymo bei būsenos žodžiai ir sujungimų funkcinė grandinė
- •21 Lentelė. Usart asinchroninio darbo režimo mi formatas
- •22 Lentelė. Usart sinchroninio darbo režimo mi formatas
- •23 Lentelė. Usart ci žodžio formatas
- •24 Lentelė. Usart sw žodžio formatas
- •75 Pav. Usart sujungimo su sm funkcinė grandinė
- •33. Programuojamasis intervalinis laikmatis (pit), struktūra, valdymo signalai
- •76 Pav. Pit i8253 sutartinis grafinis ženklas
- •77 Pav. Pit i8253 vidinė funkcinė grandinė
- •25 Lentelė. Pit būsenos
- •33.1. Pit darbo režimai ir sujungimų funkcinė grandinė
- •26 Lentelė. Pit cw formatas
- •78 Pav. 0 režimo laikinė diagrama
- •79 Pav. 1 režimo laikinės diagramos
- •80 Pav. 2 režimo laikinė diagrama
- •81 Pav. 3 režimo laikinė diagrama
- •82 Pav. 4 režimo laikinė diagrama
- •83 Pav. 5 režimo laikinės diagramos
- •27 Lentelė. Gate signalo kitimas ir valdymo funkcijos
- •84 Pav. Pit sujungimo su sm funkcinė grandinė Literatūra
Vilniaus gedimino technikos universitetas
Edvardas Matkevičius
Mikroprocesoriniai
Valdymo įtaisai
I dalis mokomoji knyga
Vilnius 2008
UDK
Edvardas Matkevičius. Mikroprocesoriniai valdymo įtaisai Idalis: mokomoji knyga. Vilnius: Technika, 2008. 154 p.
Šis leidinys yra VGTU Elektronikos fakulteto pirmosios studijų pakopos pagrindinių studijų technologijos mokslų elektros inžinerijos krypties studentams skaitomų paskaitų „Mikroprocesoriniai valdymo įtaisai“ dalyko mokomoji knyga.
Knygoje pateikta esminių žinių apie mikroprocesorinių valdymo įtaisų struktūrą, veikimą, tarpusavio sujungimą, programavimą ir mikroprocesorinių sistemų organizaciją bei sudarymo principus.
Leidinys bus naudingas ne tik elektros inžinerijos krypties bakalaurams, studijuojantiems pagal Automatikos ir valdymo programą, bet ir kitoms elektros inžinerijos krypties studijoms, o taip pat inžinierių kvalifikacijai tobulinti.
Leidinį rekomendavo Elektronikos fakulteto studijų komitetas.
Recenzavo: doc. dr. Dainius Udris (VGTU Automatikos katedra),
prof. dr. Vygaudas Kvedaras (VGTU Elektrotechnikos katedra)
http://leidykla.vgtu.lt
VGTU leidyklos „Technika“ _______ mokomosios metodinės literatūros knyga.
ISBN
© E. Matkevičius, 2008
© VGTU leidykla „Technika“, 2008
Turinys
Pratarmė.......................................................................................................... 6
1. Įvadas. Pagrindinės sąvokos ir apibrėžimai ................................................7
2. Mikroprocesoriai (MP). Pagrindinės techninės charakteristikos ..............10
3. Mikroprocesorinės sistemos (MPS) organizacija ir architektūra ………..14
4. MPS pagrindiniai atminties architektūrų tipai .........................................18
5. MPS atminties organizavimas …………………………………………..20
6. Programa, komanda, komandos ciklas ………………………………….22
7. MP sistemos magistralė (SM). SM tipai ………………………………...24
8. Sistemos magistralės darbo ciklai ……………………………………….27
9. Sistemos magistralės skaitymo darbo ciklas ……………………………28
10. Sistemos magistralės rašymo darbo ciklas ……………………………..31
11. Sistemos magistralės pertraukties darbo ciklas ………………………...33
12. Sistemos magistralės darbo režimai ……………………………………35
13. MPS tipinės struktūros …………………………………………………38
14. Duomenų įvesties ir išvesties organizavimas ………………………....42
14.1. Programiniai duomenų mainai .......................................................43
14.2. Pertrauktiniai duomenų mainai ......................................................50
14.2.1. Radialinė pertraukčių sistema ..............................................53
14.2.2. Išplėstinė radialinė pertraukčių sistema ……………………55
14.2.3. Vektorinė pertraukčių sistema ……………………………...56
14.3. Tiesioginiai duomenų mainai …………………………………….58
15. I8085 mikroprocesoriaus MPS struktūra ………………………………61
16. I8085 mikroprocesoriaus registrų segmentas ………………………….63
17. Bendroji I8085 MP komandų sistemos charakteristika ..........................65
18. Duomenų perkėlimo ir dėklo atminties komandos …………………….66
19. Aritmetinės ir loginės komandos ………………………………………71
20. Valdymo nukreipimo komandos……………………………………… 75
21. Paprogramių komandos.......................................................................... 77
22. Įvesties ir išvesties bei specialiosios komandos ...................................80
23. I8085 MP vidinė struktūra, valdymo signalai .........................................85
24. I8085 MP funkcionavimo laiko ciklai.................................................... 94
25. Skaitymo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos...................... 95
26. Rašymo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos……………... 97
27. Pertraukties darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos ………..101
28. Tiesioginių duomenų mainų darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos ..............................................................................................106
29. Sustojimo darbo ciklo laikinės funkcionavimo diagramos …………..108
30. I8085 mikroprocesoriaus modulis ……………………………………109
31. MPS atminties įrenginys .......................................................................114
32. Įvesties ir išvesties įrenginys ..............................................................122
32.1. Programuojamasis lygiagretusis periferinis adapteris (PIO), struktūra, valdymo signalai ...................................................................123
32.1.1. PIO darbo režimai ir sujungimų funkcinė grandinė ………127
32.2.Universalusis sinchroninis, asinchroninis imtuvas ir siųstuvas (USART), struktūra, valdymo signalai ……………………………….132
32.2.1. USART valdymo bei būsenos žodžiai ir sujungimų funkcinė grandinė ...........................................................................................138
33. Programuojamasis intervalinis laikmatis (PIT), struktūra, valdymo signalai ..................................................................................................144
33.1. PIT darbo režimai ir sujungimų funkcinė grandinė .....................148
Literatūra ....................................................................................................155